全 文 ： 第 vz卷 第 u期u s s t年 v 月
林 业 科 学
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¤µqou s s t
鄂尔多斯草地荒漠化过程与植
被生物量变迁的关系 3
程晓莉 安树青 陈兴龙 李国旗
k南京大学生命科学学院 南京 utss|vl
刘世荣
k中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 北京 tsss|tl
摘 要 } 本文研究了鄂尔多斯草地荒漠化过程与植被生物最变迁的关系 ∀结果表明 }在鄂尔多斯草地荒漠
化过程中 o植物群落退化的趋势为本氏针茅群落 ψ本氏针茅 n油蒿群落 ψ油蒿群落 ψ沙地以及油蒿群落 ψ
油蒿 n牛心朴子群落 ψ牛心朴子群落 ψ沙地 ∀从本氏针茅群落 ψ油蒿群落 ψ牛心朴子群落植被退化的过程
中 o植被生物量表现为先增后降的过程 o为 ut{1t ψ zw{1z ψ txx1y ªΠ°u ∀随着季节的变化 o由于优势种和伴生
种的消长不同 o各阶段的植被生物量的变化不一致 ∀地上生物量大部分集中在表层 o在 s ∗ us ¦°占 zy1| h ∗
{y1v h ~随着高度的增加 o植被生物量剧减 o其中 ts1{ h ∗ ty1z h 在 us ∗ vs ¦° ou1u h ∗ z1x h 在 vs ∗ ws ¦° o
s1y h ∗ u1| h在 ws ¦°以上 ∀地下生物量 {x1x h ∗ tss h在 s ∗ us ¦° ~|1z h ∗ tu1s h在 us ∗ ws ¦° os ∗ u1x h在
ws ¦°以下 ∀在植被生物量的累积过程中 o本氏针茅群落和本氏针茅 n枯油蒿群落处于先消耗后累积状态 o累
积率分别为 p s1u| ∗ s1wu和 p s1wz ∗ s1zw ~本氏针茅 n油蒿群落和油蒿群落生物量一直处于消耗状态 o累积率
为 p s1sw ∗ p s1ws和 p s1uv ~油蒿 n牛心朴子群落和牛心朴子群落生物量一直处于增长状态 o累积率为 s1tw
∗ s1u|和 s1xu ∗ s1sw ∀
关键词 } 荒漠化 o生物量 o垂直分布 o累积率
收稿日期 }usss2sx2t{ ∀
基金项目 }国家自然科学基金重大项目kv|||sw|sl的部分内容 ∀
3 感谢中国科学院鄂尔多斯沙地草地生态实验站和甘肃省治沙研究所热情支持和帮助 o以及刘茂松 !李瑾和王云静等参与野外实
验和资料处理 ∀
ΤΗΕ ΧΟΡΡΕΛΑΤΙΟΝ ΒΕΤ ΩΕΕΝ ΤΗΕ ∆ΕΣΕΡΤΙΦΙΧΑΤΙΟΝ ΟΦ ΓΡΑΣΣΛΑΝ∆ ΑΝ∆
ΤΗΕ ΧΗΑΝΓΕ ΟΦ ς ΕΓΕΤΑΤΙΟΝ ΒΙΟΜΑΣΣ ΙΝ ΕΡ∆ΥΟΣΙ
≤«¨ ±ª ÷¬¤²¯¬ „± ≥«∏´¬±ª ≤«¨ ± ÷¬±ª¯²±ª ¬Š∏²´¬
k Σχηοολοφ Λιφε Σχιενχε o Νανϕινγ Υνιϖερσιτψ Νανϕινγ utss|vl
¬∏≥«¬µ²±ª
k Τηε Ινστιτυτε οφ Φορεστ Εχολογψo Ενϖιρονµεντ ανδ Προτεχτιον o ΧΑΦ Βειϕινγ tsss|tl
Αβστραχτ } ׫¨ ¦²µµ¨ ¤¯·¬²± ¥¨·º¨ ±¨·«¨ §¨¶¨µ·¬©¬¦¤·¬²±²©·«¨ ªµ¤¶¶¯¤±§¤±§·«¨ ¦«¤±ª¨ ²©√¨ ª¨·¤·¬²±¥¬²°¤¶¶¬± ∞µ§∏²¶¬º¤¶
µ¨³²µ·¨§¬±·«¬¶³¤³¨µq׫¨ µ¨¶∏¯·¶¶«²º¨ §·«¤·o¬±·«¨ §¨¶¨µ·¬©¬¦¤·¬²± ¦²∏µ¶¨ ²©·«¨ ªµ¤¶¶¯¤±§o·«¨ §¨ªµ¤§¤·¬²± ³¤·«º¤¼ ²©
·«¨ ¦²°°∏±¬·¼ º¤¶¥²·«©µ²° Σ q βυνγεανᦲ°°∏±¬·¼ψ Σ qβυνγεαναn §¬¨§ Αρτεµισια ορδοσιᦲ°°∏±¬·¼ψ Σ qβυνγεανα
n Αqορδοσιχα ¦²°°∏±¬·¼ ψ Στιπα βυνγεανα ¦²°°∏±¬·¼ ψ ¶¤±§¯¤±§¤±§©µ²° Αqορδοσιχα ¦²°°∏±¬·¼ ψ Αqορδοσιχα n
Χψνανχηυµ κοµαροϖι馲°°°∏±¬·¼ψ Χqκοµαροϖι馲°°°∏±¬·¼ψ¶¤±§¯¤±§qƒµ²° Σ q βυνγεανᦲ°°∏±¬·¼·² Αqορδοσιχα
¦²°°∏±¬·¼ ¤±§·«¨ ±·² Χqκοµαροϖιι ¦²°°°∏±¬·¼o·«¨ ¥¬²°¤¶¶²©√¨ ª¨·¤·¬²±¬±¦µ¨¤¶¨§©¬µ¶·¯¼ ¤±§·«¨ ± §¨¦µ¨¤¶¨§o±¤°¨ ¼¯
©µ²° ut{1t ªΠ°u ·² zw{1z ª°u ¤±§·² txx1y ªΠ°u q ׫¨ ¥¬²°¤¶¶²© √¨¨ µ¼ ¦²°°∏±¬·¼ √¤µ¬¨§¶¨¤¶²±¤¯ ¼¯ o ¥¨¦¤∏¶¨ ²©·«¨
¦«¤±ª¨¶²©§²°¬±¤±·¶³¨¦¬¨¶¤±§¦²°³¤±¬²±¶³¨¦¬¨¶q ²¶·²©·«¨ ¥¬²°¤¶¶¤¥²√¨ ªµ²∏±§§¬¶·µ¬¥∏·¨§±¨ ¤µ·«¨ ¶∏µ©¤¦¨ ¤¯¼¨ µo
zy1| h ∗ {y1v h ²©·«¨ ¥¬²°¤¶¶¬±s ∗ us¦°q ¤¨±º«¬¯¨ o·«¨ ¥¬²°¤¶¶§¨¦µ¨¤¶¨§ªµ¤§∏¤¯ ¼¯ º¬·«·«¨ ¬±¦µ¨¤¶¬±ª²©«¨¬ª«·o
ts1{ h ∗ ty1z h ²©·«¨ ¥¬²°¤¶¶¬±·«¨ us ∗ vs¦° ¤¯¼¨ µou1u h ∗ z1x h ¬± vs ∗ ws ¦° ¤¯¼¨ µos1y h ∗ u1| h ¤¥²√¨ ws
¦°q׫¨ ∏±§¨µªµ²∏±§o{x1x h ∗ tss h ²©·«¨ ¥¬²°¤¶¶¬±s ∗ us¦°o|1z h ∗ tu1s h ¬±us ∗ ws¦°os ∗ u1x h ¬±∏±§¨µ
ws¦°qŒ±·«¨ ¦²∏µ¶¨ ²©¥¬²°¤¶¶¤¦¦∏°∏¯¤·¬²±o Σ q βυνγεανα ¦²°°∏±¬·¼ ¤±§ Σ qβυνγεανα n §¬¨§ Αqορδοσια ¦²°°∏±¬·¼
§¨¦µ¨¤¶¨§©¬µ¶·¯¼ ¤±§·«¨ ±¬±¦µ¨¤¶¨§o·«¨ ¤¦¦∏°∏¯¤·¬²±µ¤·¬²¬¶©µ²° p s1u|·²s1wu ¤±§©µ²° p s1wz·²s1zw oµ¨¶³¨¦·¬√¨ 2
¼¯ q Σ qβυνγεαναn Αqορδοσιχᦲ°°∏±¬·¼¤±§ Σ q βυνγεανᦲ°°∏±¬·¼ §¨¦µ¨¤¶¨§¶·¨¤§¬¯¼o·«¨ ¤¦¦∏°∏¯¤·¬²±µ¤·¬²¬¶©µ²°
p s1sw·² p s1ws ¤±§ p s1uv oµ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q…∏·Αqορδοσιχαn Χqκοµαροϖι馲°°°∏±¬·¼¤±§ Χqκοµαροϖιι ¦²°°°∏±¬·¼
¬±¦µ¨¤¶¨§¶·¨¤§¬¯¼o·«¨ ¤¦¦∏°∏¯¤·¬²±µ¤·¬²¬¶oµ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ o©µ²° s1tw·²s1u| ¤±§©µ²° s1xu·²s1sw q
Κεψ ωορδσ} ⁄¨ ¶¨µ·¬©¬¦¤·¬²±o…¬²°¤¶¶o∂ µ¨·¬¦¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²±o„¦¦∏°∏¯¤·¬²±µ¤·¬²
荒漠化问题是困扰人类的全球性问题 o大面积的土地因此退化 ∀全球干旱区面积为 yt ≅ ts{ «°u o
其中我国有 u1|z ≅ ts{ «°u o干旱区均发生不同程度的荒漠化 ot|{w ∗ t||t年全球土地荒漠化以 v1w h的
年速率增加 o随着全球气候的变化和人口的剧增 o荒漠化的问题将更加突出k慈龙骏 ot||wl ∀遏制 !治理
荒漠化迫在眉睫 ∀
荒漠化的发生 o源于良性生态系统的崩溃及其植被第一性生产力的过度减少或丧失 ∀荒漠生态系
统是比较脆弱的 o一旦遭到破坏 o会引起风蚀或流沙 o成为不毛之地 o其退化速度惊人 o且往往是不可逆
的 o而其恢复却很困难而缓慢 ∀因而 o详细了解荒漠化过程与植被生物量变迁的相互关系 o有助于对荒
漠化发生过程的认识以及防止荒漠化的发生 ∀本文从植被退化阶段生物量的变化 !生物量的垂直分布
和生物量的累积等方面 o对荒漠化过程中植被生物量的变迁进行了研究 o以便于荒漠化的综合防治 ∀
t 研究地域概况
实验区设在中国科学院鄂尔多斯沙地草地生态实验站 o该站位于鄂尔多斯高原南部毛乌素沙漠区
的东北部 ov|βsuχ‘ots|βxtχ∞∀海拔 t ovxx ° o属于干旱和半干旱区的过渡地带 ∀年降水量 v{s ∗ wss °° ~
年均日照时间为 v ostt «o太阳辐射 tws1z ¦¤¯Π¦°u ~平均温度 y1u ε o全年 ∴ts ε 积温 u ozxw ε ~无霜期
tvz ∗ txw天 ~地形地貌比较复杂 o梁地 !块状沙地与低湿滩地相同 o以沙地为主 o有流动沙丘 !半固定沙丘
及固定沙丘k杨宝珍等 ot||wl ∀
鄂尔多斯高原独特的地理位置和气候条件形成了其特有的植被类型 o有戈壁针茅k Στιπα γοβιχαl !
沙生针茅kΣ qγλαρεοσαl !冷蒿kΑρτε µισια φριγιδαl以及超旱生灌木和半灌木组成的荒漠草原群落 ~本氏针
茅kΣτιπα βυνγεαναl !达乌里胡枝子kΛεσπεδεζα δαηυριχαl等组成典型的草原群落 ~柠条k Χαραγανᶳ³ql !
沙柳k Σαλιξ χηελιοπηιλαl !羊柴k Ηεδψσαρυµ µονγολιχυµl和白沙蒿kΑρτε µισια σπηαεροχεπηαλαl等为建群种
组成的沙地植被 o半灌木油蒿kΑρτε µισια ορδοσιχαl是沙生植物群落中分布最广泛的优势种 ~局部滩地植
被优势种有寸草苔k Χαρεξ στενοπηψλλαl !马蔺 kΙρισ ενσαταl !芨芨草 kΑχηνατηερυµ σπλενδενσl 和碱蓬
kΣυαεδα χορνιχυλαταl等k张新时 ot||wl ∀
u 研究方法
211 荒漠化过程的确定
杨宝珍等kt||wl研究了沙地建群种油蒿的演替过程 o认为油蒿在流动沙丘旺盛生长 o随着沙丘的固
定到具有结皮的沙丘 o油蒿的生长能力降低 o大量油蒿枯死 o油蒿将被其它物种所代替 ∀如被本氏针茅
所代替 o则有可能发展成本氏针茅草原 o向植被恢复的方向发展 ~反之 o若被牛心朴子所侵占 o属于逆向
演替 o向荒漠化方向发展 ∀王庆锁kt||zl等报道了油蒿群落顺向演替趋势为流动沙丘 ψ流动沙地油蒿
群落 ψ固定沙地油蒿群落 ψ具结皮的固定沙地油蒿 n本氏针茅群 ψ本氏针茅群落 ∀本氏针茅群落是典
型草原群落 o由于开垦 !人为破坏与过度利用 o针茅群落的退化 o将被油蒿群落代替 o油蒿是半荒漠和荒
漠的建种群 o其生境是固定沙丘和流动沙丘 o流动沙丘的出现导致沙漠化加速 ∀荒漠化过程另一发展趋
势是本氏针茅群落 ψ油蒿群 ψ牛心朴子群落 ∀刘玉平等kt||{l在沙地草场荒漠化评价的指标体系中指
出油蒿群落的出现为中度退化 o牛心朴子群落的出现为极严重退化 ∀牛心朴子是荒漠化过程中最后阶
段的指示种 o是荒漠草原沙化标志之一 ∀基于此 o我们选出了六个植被阶段 }本氏针茅群落 !本氏针茅 n
枯油蒿群落 !本氏针茅 n油蒿群落 !油蒿群落 !油蒿 n牛心朴子群落和牛心朴子群落 o作为当地荒漠化过
程的系列群落加以研究 ∀
wt 林 业 科 学 vz卷
212 地上生物量的测定
在 y月初到 ts月初 o每隔两个月刈割地上的生物量并分种测定其鲜重 ∀本氏针茅群落的测定样方
面积为 t ° ≅ t ° o本氏针茅 n枯油蒿群落和本氏针茅 n油蒿群落的测定样方面积为 t ° ≅ u ° o油蒿群
落 !油蒿 n牛心朴子群落及牛心朴子群落的样方面积为 u ° ≅ u °∀每植被类型选取 x个样方 ∀把样品
带回实验室 o{s ε 恒温烘至恒重 o称干重 ∀以 ts ¦°为单位进行垂直分段 o称各段的鲜重和干重 ∀将干
重作为分析的主要依据 ∀
213 地下生物量的测定
采用5陆地生物群落调查观测与分析6中测地下生物量的方法k董鸣 ot||yl o对六个退化阶段的植被
的地下生物量进行测定 o测定面积都为 t ° ≅ t ° o取土深度 xs¦°∀用土筛分离 o清水冲洗 ∀分种并按粗
根 !细根分开 o以 us¦°为单位进行垂直分段 o称鲜重 ∀样品带回实验室 o{s ε 烘至恒重 o称干重 ∀
214 生物量累积率的计算
生物量的累积率用干重生物量与净第一生产力之比来表示 o如
y ∗ {月份生物量累积率 € k{月份生物量干重 p y月份生物量干重lΠky月份生物量干重l
计算出六个退化阶段植被在 y ∗ {月和 { ∗ ts月的累积率 ∀
v 结果和分析
311 植被生物量的变化
不同植被阶段的生物量变化差别很大 ∀本氏针茅群落和本氏针茅 n枯油蒿群落生物量的变化趋势
相同 oy月份达到最大值 o{月份大幅度下降 ots月份又回升 o变幅分别为 p u{1| h ∗ wu1s h和 p wy1x h
∗ zw1t h ∀本氏针茅 n油蒿群落和油蒿群落生物量随着季节而逐步下降 o到 ts月份生物量最低 o分别
下降 yx1w h和 u|1u h ∀而油蒿 n牛心朴子群落和牛心朴子群落物量有不同程度的增长 o到 ts月份生物
量最高 o分别为 t|v1{ ªΠ°u 和 yw1z ªΠ°uk图 tl ∀
同一时间上六个退化阶段植被的生物量比较 o针茅 n油蒿群落的生物量在 y月和 {月份均达最高
值 o分别为 u|x1w ªΠ°u 和 u{|1u ªΠ°u o本氏针茅 n枯油蒿群落的生物量在 y月份也很高 o为 u{u1z ªΠ°u ∀
本氏针茅 n 枯油蒿群落和油蒿 n 牛心朴子群落在 ts 月份形成两个峰值 o分别为 uyv1v ªΠ°u 和
t|v1{ ªΠ°u ∀整个生长季节 o牛心朴子群落生物量最低 o仅有 wt1s ªΠ°u ∗ yw1z ªΠ°u ∀
图 t 鄂尔多斯草地荒漠化过程植被生物量的变化kªΠ°ul
ƒ¬ªqt ׫¨ ¦«¤±ª¨ ²©¥¬²°¤¶¶²©«¨ ∞µ§∏²¶¬ªµ¤¶¶¯¤±§¬±¬·¶§¨¶¨µ·¬©¬¦¤·¬²±kªΠ°ul
t 针茅群落 Στιπα βυνγεανᦲ°°∏±¬·¼ou针茅 n枯油蒿群落 Σ qβυνγεανα n §¬¨§ Αρτεµισια ορδοσιχᦲ°°∏±¬·¼ov针茅 n油蒿群落 Σ qβυνγεανα n
Αqορδοσιχα ¦²°°∏±¬·¼ow油蒿群落 Σ qβυνγεανα n Αqορδοσιχα ¦²°°∏±¬·¼ox油蒿 n牛心朴子群落 Αqορδοσιχα n Χψνανχηυµ κοµαροϖιι ¦²°°°∏±¬2
·¼oy牛心朴子群落 Χqκοµαροϖιι ¦²°°°∏±¬·¼q#以下图 !表同 ∀ ≥¤°¨ ¤¶¥¨ ²¯º¶q
y月 ∏±¨ {月 „∏ªq ts月 ’¦·q
312 优势种生物量的变化
植被生物量随季节的变化主要由几个优势种和常见伴生种的消长造成k表 tl ∀在本氏针茅群落
xt 第 u期 程晓莉等 }鄂尔多斯草地荒漠化过程与植被生物量变迁的关系
表 1 鄂尔多斯草地荒漠化过程中主要物种生物量及其百分率的季节变化
Ταβ .1 Σεασοναλ ϖαριατιονσ οφτηε βιοµασσ ανδ τηειρ περχενταγεσ οφτηε µαϕορ σπεχιεσιν τηε δεσερτιφιχατιον οφτηε Εερδυοσι γρασσλανδ( %)
物种
≥³¨¦¬¨¶
t ≠ u v w x y
生物量 …¬²°¤¶¶kªΠ°ul
∏±¨ q
’¦·q
„∏ªq∏±¨ q
’¦·q
„∏ªq∏±¨ q
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„∏ªq∏±¨ q
’¦·q
„∏ªq∏±¨ q
’¦·q
„∏ªq∏±¨ q
’¦·q
㸻q

本氏针茅 xx1{ ws1y vv1x uz1v vv1v uv1z u1t v1x tx1t
Σ1 βυνγεανα yv1w uw1x ts1z
油 蒿 tw1y u1z x1y twz1w {v1x t{x1u uut1| uus1{ tzs1{ ts{1u ttx1v t1s u1z ts1t
Α1 ορδοσιχα uts1| tv|1s tvv1x tx|1v
牛心朴子 ty1t tx1w |1x uy1w wt1u
Χ1 κοµαροϖιι uw1w
达乌里胡枝子 uu qx tv qt | qw tt qy | qu t qz vy qz { qt v qs tt qx v q{ v qz v qx w qz t qy
Λqδαϖυριχα
糙隐子草 tw qz tu qz { q| | qu x qv y q| u qx w qw v qs u qt t qt s qx u qt u qy v qy
Χqσθυαρροσα
草木樨状黄芪 u qs y qs tw qv v qs w q{ w qz x qs vy qt w qu u qw v qu ts qs u qu x qt t qw s qz u qw t qy
Αqµελιλοτοδεσ
细叶远志 t qv t qw u qs u qs v q| s qw u qs s qy s qu t qu s qz s qu t qw s q{ s qu t qw s q| s qv
Πqτεηυιφολια
冷 蒿 us qs s s s q{ t qz u qt
Αqφριγιδα
沙珍棘豆 u qw s qx s qw t qy x qt u qt t q{ s q{ s qy
Ο qπσαµ µοχηανσ
绵 蓬 w{ qw s s x qt y qw
Χqπατελλιφορµε | qw
阿尔泰狗娃花 z qz z qv
Η qαλταιχυσ u qu
偶见种 tx q{ tv qw | q{ us qt ts qt tt qx w q| tw q| uv qw tw qy w q| z qw t qw t q{ x qv
Œ±¦¬§¨±·¤¯ ¶³¨¦¬¨¶ v qw u qw tw qu
百分率 °¨ µ¦¨±·¤ª¨ k h l
本氏针茅 ww qs wx qt tt q| t{ qs tt qv { qu y qs x qs x qy
Σ qβυνγεανα yv qz | qv t uv qw
油 蒿 tt qx v qs w qw xu qt xx qu yu qz zv qu {u qu {z qz z| qw zy qv u qw w qw
Αqορδοσιχα {s qt z| qx {{ qz {u qu tx qy
牛心朴子 tt q{ ts qu yw qw yy qv
Χqκοµαροϖιι w q| vz qz
达乌里胡枝子 tz q{ tw qy z qw w qt y qt s qz tu qw u q{ t qz w q| t q| t qv s qz { qx z qx
Λqδαϖυριχα u qx s qw u qx
糙隐子草 tt qy tw qt z qs v qu v qx u qy s qz t qw t qz s q{ s qy x qt w qt x qy
Χqσθυαρροσα s qv
草木樨状黄芪 t qy y qz tt qu t qt v qt t q{ t qz tu qx t qs t qt t qy v qw t q{ v q|
Αqµελιλοτοδεσ u qw y qy s qz u qw
细叶远志 t qs t qy t qy s qz u qy s qu s qy s qu s qw s qw t qs s qx v qv t qw
Πqτεηυιφολια s qt s qt s qt s qx
冷 蒿 y qz s s t q| u qz
Αqφριγιδα v qu
沙珍棘豆 t qs s qu t qu s qy w qv t qu
Ο qπσαµ µοχηανσ s qu t qt s q|
绵 蓬 tz qt s v qy s v qw
Χqπατελλιφορµε v qv
阿尔泰狗娃花 u qz w q{ s q{
Η qαλταιχυσ
偶见种 tu qx tw q| z qz z qt y qz s q| v q| t qz | qz z qx v qy w q| v qv u q|
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≠ t针茅群落 Σ q βυνγεανᦲ°°∏±¬·¼ou针茅 n枯油蒿群落 Σ qβυνγεανα n §¬¨§ Αqορδοσιχᦲ°°∏±¬·¼ov针茅 n油蒿群落 Σ qβυνγεανα n
Αqορδοσιχα ¦²°°∏±¬·¼ow油蒿群落 Αqορδοσιχᦲ°°∏±¬·¼ox油蒿 n牛心朴子群落 Αqn Χψνανχηυµ κοµαροϖιι ¦²°°°∏±¬·¼oy牛心朴子群落 Χq
κοµαροϖι ¦²°°°∏±¬·¼∀
yt 林 业 科 学 vz卷
中 o本氏针茅和油蒿的生物量变化与群落生物量的变化是一致的 o为先降后升的过程 o分别是 xx1{ ªΠ
°u ) ws1y ªΠ°u ) yv1w ªΠ°u 和 tw1y ªΠ°u ) u1z ªΠ°u ) x1y ªΠ°u ~分别占总量的 ww1s h !wx1t h !yv1z h 和
tt1x h !v1s h !w1w h ∀在本氏针茅 n枯油蒿群落中 o油蒿 !糙隐子草和绵蓬的生物量变化趋势和群落生
物量一致 o分别是 tw1z ªΠ°u ) {v1x ªΠ°u ) ut1| ªΠ°u !|1u ªΠ°u ) x1v ªΠ°u ) y1| ªΠ°u 和 w{1w ªΠ°u ) s ) |1w
ªΠ°u ~分别占总量 xu1t h !xx1u h !{s1t h !v1u h !v1x h !u1y h和 tz1t h !s !v1y h o本氏针茅的生物量为
vv1x ªΠ°u ) uz1v ªΠ°u ) uw1x ªΠ°u ∀在本氏针茅 n油蒿群落中 o本氏针茅 !达乌里胡枝子和冷蒿的生物量
和群落生物量变化一致 o分别为 tt1v h ) {1u h ) y1t h !tu1w h ) u1{ h ) t1z h和 y1z h ) s ) s o油蒿的
生物量为 t{x1u ªΠ°u ) uut1| ªΠ°u ) tv|1s ªΠ°u o占总量的 yu1z h ) zv1u h ) z|1x h ∀在油蒿群落 o油蒿 !
达乌里胡枝子的生物量是逐步下降的 o其中油蒿为 uus1{ ªΠ°u ) tzs1{ ªΠ°u ) tvv1x ªΠ°u o占总量的
{u1u h ) {z1z h ) {{1z h o决定了该群落生物量的变化趋势 ∀在油蒿 n牛心朴子群落中 o油蒿的生物量
逐步增加 o为 ts{1u ªΠ°u ) ttx1v ªΠ°u ) tx|1v ªΠ°u o占 z|1w h ) zy1v h ) {u1u h o牛心朴子生物量为 ty1t
ªΠ°u ) tx1w ªΠ°u ) |1x ªΠ°u ∀在牛心朴子群落中 o本氏针茅和油蒿的生物量是逐步增加 o和群落生物量
变化一致 o分别占 x1s h ) x1y h ) uv1w h和 u1w h ) w1w h ) tx1y h o牛心朴子的生物量为 uy1w ªΠ°u )
wt1u ªΠ°u ) uw1w ªΠ°u ∀同一群落中 o优势种的生物量变化与其所占的百分率变化有所不同 o这主要由于
每个优势种随季节和降水的变化而有不同程度的消长 ∀
每个物种的生物量在不同的群落中消长有所不同 ∀本氏针茅 o在本氏针茅群落中先降后升 ~在本氏
针茅 n枯油蒿群落和本氏针茅 n油蒿群落中逐步下降 ~而在牛心朴子群落中 o本氏针茅的生物量是逐步
上升的 o尤其从 { ∗ ts月大幅度增加 o说明本氏针茅的生物量与季节降水有关 o处于不稳定状态 ~同时表
明在油蒿群落退化时 o存在着两种演替趋势 o本氏针茅群落或牛心朴子群落 ∀油蒿 o在本氏针茅 n枯油
蒿群落和油蒿 n牛心朴子群落中 ots月份时生物量大幅度回升 o主要由于枯油蒿返青 ~在本氏针茅 n油
蒿群落中 o生物量先上升后下降 ~而在油蒿群落中是一直下降的 ∀油蒿的生物量虽然很高 o但一直处于
不稳定和下降状态 o说明油蒿处于不稳定或退化过程 ∀牛心朴子的生物量在 y ∗ {月份是增加的 o在 {
∗ ts月份略有下降 ∀达乌里胡枝子的生物量在每个群落中都是逐步下降的 ~糙隐子草在本氏针茅群落
和油蒿群落中是逐步下降的 o在牛心朴子群落逐步增加 o在其他 v个群落中都是 y ∗ {月份有所增加 ots
月份下降 ~草本樨状黄芪在本氏针茅群落 !油蒿群落和牛心朴子群落中都是增长的 o在其他群落中是先
增后降 o尤其在 {月份油蒿群落的草木樨状黄芪生物量大幅度增加 o百分率达到 tu1x h ∀这些主要伴生
种的生物量变化在一定程度上影响群落生物量的动态 ∀
312 生物量的垂直空间分布
以 ts月份的数据进行垂直空间分布分析 ∀本氏针茅群落的地上生物量大都集中在 s ∗ ts¦°高度 o
 ts¦°以上的生物量很少 o仅有极少量的花梗 !花序 ∀在 s ∗ ts¦°高度 oy个群落中本氏针茅 n油蒿群
落的生物量最多 o为 tss1{ªΠ°u o占该群落地上总重的 xs1z h o牛心朴子群落最低 o仅有 vs1{ªΠ°uk表 ul ∀
在这层生物量的分配中 o从本氏针茅群落到油蒿群落 o百分率是逐步下降的 o从 tss h到 wv1| h ~从油蒿
群落到牛心朴子群落 o百分率逐步增加 o从 wv1| h到 xt1s h o但绝对生物量的变化与百分率正相反 ∀在
ts ∗ us¦°层和 us ∗ vs¦°中 o每个群落的生物量分布趋势相似 o从本氏针茅 n枯油蒿群落到油蒿群落生
物量和百分率都呈上升趋势 o从油蒿群落到牛心朴子群落生物量呈下降趋势 o百分率变化不明显 ∀群落
生物量的 {|1y h ∗ |z1u h集中在 s ∗ ts¦° !ts ∗ us¦°和 us ∗ vs¦°三层 o这对于防风固沙及保护地面有
良好的作用 ∀随着高度的增加 o生物量逐渐减少 o在 vs ∗ ws ¦°群落生物量占 u1u h ∗ z1x h ows ¦°以上
只占 s1y h ∗ u1| h ∀
本氏针茅群落地下生物量为 txx1{ ªΠ°u o牛心朴子群落为 tus1{ ªΠ°u o全部分布在 s ∗ us ¦°深度 ∀
在这一层 o其它 w个群落的生物量在 tzw1| ∗ vu|1x ªΠ°u 之间 o占地下生物量的 {x1x h ∗ {{1w h ∀在 us
∗ ws¦° o地下生物量剧减 o本氏针茅 n枯油蒿仅占 |1z h ~油蒿群落仅有 tt1z h ~油蒿 n牛心朴子群落为
tu1s h ∀在深度 ws¦°以下的根系分布很少 o只占地下总量的 u1t h ∗ u1x h ∀不同退化阶段植物群落的
根冠比变化表现为 }从本氏针茅群落到油蒿群落再到牛心朴子群落是先增后降的过程 o即为 s1w{ ψs1{{
zt 第 u期 程晓莉等 }鄂尔多斯草地荒漠化过程与植被生物量变迁的关系
ψs1xs o这与群落生物量的变化基本上一致 ∀从冠Π根比来看 o油蒿群落最大 o本氏针茅群落与牛心朴子
群落相近 ∀
表 2 鄂尔多斯草地退化阶段植被生物量的垂直空间分布
Ταβ .2 Τηε ϖερτιχαλ διστριβυτιον οφ τηε βιοµ ασσιν τηε δεγραδεδ χοµ µ υνιτιεσιν Ερδυοσ γρασσλανδ kªΠ°ul
t u v w x y
高度
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k¦°l
生物量
…¬²°¤¶¶
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百分率
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生物量
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ts ∗ us uw qt ? x qv tz qy wy qt ? ux q{ uw qu yu qu ? tv qv vu qz ws qs ? x qz u| qw t{ qu ? u qt vs qt
us ∗ vs tw q{ ? w qx ts q{ uw qv ? t| qu tu qz vt qx ? x qv ty qx uu qz ? v q{ ty qz | qu ? u q{ tx qu
vs ∗ ws v qs ? s qz u qu tw qw ? z qt z qx { qy ? v qu w qx z qw ? v qu x qw u qu ? t qw v qy
ws ∗ xs s q{ s qy v qz ? t qs t q| w qy ? v qu u qw s qwt s qv
xs ∗ ys t qv s q{ t qs s qx
深 度
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s ∗ us txx q{ tss ux| q| {{ qw u{u qx {z qv vu| qx {y qu tzw q| {x qx tus q{ tss
us ∗ ws u{ q| | qz vw qs ts qw ww qz tt qz uw qx tu
ws ∗ ys y qu u qt z qt u qu { qt u qt x qu u qx
冠Π根 s qw{ s qwy s qxy s q{{ s qyy s qx
≤µ²º±Π•²²·
314 生物量的累积
从 y月份到 {月份 o本氏针茅群落 !本氏针茅 n枯油蒿群落 !本氏针茅 n油蒿群落和油蒿群落生物
量的累积率均为负值 o分别为 p s1u| !p s1wz !p s1sw和 p s1uvk表 vl ∀油蒿 n牛心朴子群落和牛心朴子
群落生物量的累积率为正值 o分别为 s1tw和 s1xu ∀从 {月份到 ts月份 o六个退化阶段植被中 o本氏针
茅 n油蒿群落和油蒿群落生物量的累积率仍为负值 o其他植被群落的生物量的累积率都为正值 ∀说明
本氏针茅 n油蒿群落和油蒿群落生物量一直处于消耗状态 o而其他群落的生物量处于累积状态 ∀
表 3 鄂尔多斯草地荒漠化的植被生物量累积率
Ταβ .3 Τηε αχχυµ υλατιον ρατιο οφ βιοµ ασσιν τηε δεσερτιφιχατιον οφ Ερδυοσι γρασσλανδ
季节
≥ ¤¨¶²±
生物量累积率 …¬²°¤¶¶¤¦¦∏°∏¯¤·¬²±µ¤·¬²
t u v w x y
y ∗ {月 ∏±q∗ „∏ªq p s1u| p s1wz p s1sw p s1uv s1tw s1xu
{ ∗ ts月 „∏ªq∗ ’¦·q s qwu s qzw p s qws p s quv s qu| s qsw
从每个植物群落的生物量的累积率来看 o生物量的累积率变化与其群落生物量的变化一致 ∀本氏
针茅群落和本氏针茅 n枯油蒿群落生物量的累积率的变化大致相同 o从 y月份到 {月份 o植被的生物量
处于消耗状态 o{月份到 ts月份 o植被的生物量处于累积状态 ~本氏针茅 n油蒿群落和油蒿群落的生物
量一直处于消耗状态 ~油蒿 n牛心朴子群落和牛心朴子群落生物量一直处于累积状态 ∀其中在 y ∗ {月
份期间 o本氏针茅 n枯油蒿群落消耗率最大 o牛心朴子群落累积率最高 ∀在 { ∗ ts月份期间 o本氏针茅
n油蒿群落消耗率最大 o本氏针茅 n枯油蒿群落累积率最高 ∀
w 讨论
鄂尔多斯草地荒漠化过程主要表现为植物群落结构的变化 ∀由于人为干扰和自然环境的改变 o导
致生态系统的破坏 o植物群落结构的改变 o如灌丛 !小灌丛增多 o导致土地养分的异质化kŽ¬¨ ©¯·ετ αλqo
t||{l o从而加速了鄂尔多斯草地荒漠化过程 ∀从本氏针茅群落到油蒿群落 o生物量剧增 o从油蒿群落到
牛心朴子群落 o生物量剧减 ∀植被生物量这种变化主要由植被的生活型所决定 ∀在植物丰富度一定的
情况下 o一般灌丛植物的生物量高于草本植物 o草本植物的生物量与物种的丰富度呈正相关kŠ∏² ετ
αλqot||{l o同样是草本植物群落 o本氏针茅群落的生物量大于牛心朴子群落 o进一步证明从本氏针茅群
{t 林 业 科 学 vz卷
落 ψ油蒿群落 ψ牛心朴子群落是荒漠化程度逐步加深的过程 ∀鄂尔多斯沙地的沙优势覆盖和水分特点
决定了灌丛在该地区为优势生活型的地位k李新荣 ot||zl o油蒿为沙地植被的建群种 o油蒿群落虽然有
较高的生产力 o但随季节逐步下降 o处于消耗状态 ∀生产力的下降源于该生态系统中 o水分和养分的流
失以及土壤的退化k≥«¤¦«¤® ετ αλqot||{l o这说明油蒿群落处于退化阶段 ∀退化阶段植被的生活型不
同 o地上生物量的垂直空间分布不同 o植被生物量的高低在沙地草地中很大程度上决定于草本与灌木的
比率 o而草本植物和灌丛的比率在很大程度上又反映出本地利用的状态k…µ¨¶«¨¤µ¶ ετ αλqot|||l ∀退化
阶段植被的伴生种大多为多年生草本以及草本半灌木 o其地上和地下生物量均分布在第一层之内 ∀退
化阶段植被生物量累积率的变化动态与其群落的生物量的变化趋势一致 o年降雨量的多少和旱季的长
短直接影响植被生物量的变化k¤√¨ ¨ ετ αλqot||{l o主要表现在群落中主要优势种的消长动态上 ∀本氏
针茅群落生物量处于消耗和增长过程 o油蒿群落生物量一直处于消耗状态 o而牛心朴子群落生物量处于
累积状态 o表明该草地仍然在退化或不稳定的恢复过程 ∀在人为干扰下沙地草地荒漠化过程 o同时具有
自我恢复或进一步退化的能力kŽ¨¼¤ ετ αλqot||{l ~在牛心朴子群落中出现了大量的本氏针茅 o说明油蒿
群落衰退时 o既可向本氏针茅群落演替 o也可向牛心朴子群落退化 ∀在草原荒漠化过程中 o植物生长的
限制因子是水分 o植被的生长取决于植物吸收和利用水分的能力 o植物吸收水分的来源是大气降水和土
壤水 o但在荒漠草原和干草原 o年降雨量少 o因此土壤水起着关键作用kƒ¬¶¦«¨µετ αλqot|z{l ∀植物的吸
收和利用的能力取决与冠Π根比的大小 o油蒿群落虽然有很高生物量 o但油蒿群落的冠Π根比大于本氏针
茅群落和牛心朴子群落 o说明油蒿群落的地上部分蒸发和耗水量都远大于其他群落 o吸水和持水能力低
于本氏针茅群落和牛心朴子群落 ∀本氏针茅群落和牛心朴子群落虽然生物量很低 o但牛心朴子群落冠Π
根比小于油蒿群落 o在干旱的环境下 o牛心朴子保持较高的吸水和持水能力 o比油蒿群落更能适应干旱
环境 ∀在鄂尔多斯 o高密度的油蒿群落 o因过量地消耗水分 o导致土壤旱化 o而被更耐旱的本氏针茅和牛
心朴子所取代 ~低密度的油蒿群落 o因对沙优势覆盖有较强的适应 o而排斥本氏针茅和牛心朴子的入侵 ∀
在油蒿群落退化时 o在没有或仅有轻度人为干扰的条件下 o出现本氏针茅群落 ~而在强度或过度放牧等
人为干扰的情况下 o出现适口性很差的牛心朴子群落 ∀这表明 o在该区域 o高生物量和高冠Π根比的群落
会加速土壤的旱化 o直至群落本身的崩溃 ~而低生物量和低冠Π根比的群落才是荒漠化草原的稳定群落 ∀
当油蒿群落向本氏针茅演替时 o油蒿生物量的消耗有利于本氏针茅的发展 o对于草地恢复是有益的 ~而
向牛心朴子演替时 o油蒿生物量的累积可维持群落的覆盖度 o减少表面沙粒的流动 o对于防治荒漠化又
是有利的 ∀然而 o从生物量动态 !冠Π根比和水分消耗的角度看 o适宜密度和适当高度的油蒿对于防治鄂
尔多斯草地的荒漠化才具有最好的效果 ∀
参 考 文 献
慈龙骏 q全球变化对我国荒漠化的影响 q自然资源学报 ot||w o|kwl }u{| ∗ vsv
董 鸣主编 q陆地生物群落调查观测与分析 q北京 }中国标准出版社 }t||y ozw ∗ zx
李新荣 q毛乌素沙地荒漠化与生物多样性的保护 q中国沙漠 ot||z otzktl }x{ ∗ yu
刘玉平 o慈龙骏 q毛乌素沙地草场荒漠化评价的指标体系 q中国沙漠 ot||{ ot{kwl }vyy ∗ vzt
王庆锁 o董学军等 q油蒿群落不同演替阶段某些群落特征的研究 q植物生态学报 ot||z outkyl }xvt ∗ xv{
杨宝珍 o董学军等 q油蒿的蒸腾作用及其群落的水分状况 q植物生态学报 ot||w ot{kul }tyt ∗ tzs
张新时 q毛乌素沙地的生态背景及其草地建设的原则与优化模式 q植物生态学报 ot||w ot{ktl }t ∗ ty
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|t 第 u期 程晓莉等 }鄂尔多斯草地荒漠化过程与植被生物量变迁的关系
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种植沙棘加速/三北0生态环境建设
沙棘k Ηιπποπηαε ¬±±l是胡颓子科沙棘属植物的总称 o广泛分布于欧亚大陆的温带 !寒温带及亚热带
的高山区 o在我国/三北0和西南 o均有不同程度的分布 ∀它对环境的适应能力强 o改善生态环境的作用
大 o而且富含营养保健物质 o是珍贵的生物资源 ∀
1 适应环境的能力强
沙棘对高温 !低温 !干旱 !瘠薄 !盐碱 !风沙等环境 o都有较强的适应能力 ∀就温度而言 o多数种对/三
北0地区可见的温度变幅可以适应 ∀就水分而言 o降水量在 wss °°以上 o或地下水位较高 o或在阴坡 !半
阴坡 !山脚等地 o降水量在 vxs °°以上 o也可生长 ∀对土壤质地和肥力要求不严 o凡非积水区 !非/漏沙
地0 o多数可以生长 o而且对中等程度的盐碱也能适应 ∀所以在黄土丘陵区及砒砂岩地区的水土保持林
营造 !盐碱地改良利用中 o风沙地区和矿山垦复区的植树造林 !退耕还林地的种树种草中 o都是难得的好
材料 ∀是荒山绿化 !荒漠治理的不可多得的植物 ∀
2 改善生态环境的作用大
沙棘根系庞大 o可以固氮 o萌蘖力强 o枯枝落叶多 o果实又经久不落 o因而能固土护坡 !涵养水源 !防
风固沙 !改良土壤 o为动物的栖息创造条件 o为其它植物的生存和发展起到铺路和辅佐作用 ∀从生态建
设的角度讲 o是荒漠防治的造林先锋树种和辅佐树种 ∀所以在全国生态建设的总体规划中 o特别提出了
在砒砂岩地区用沙棘营造水土保持林 ∀事实上 o在多种荒漠地带 o它都可以起到造林先锋树种和辅佐树
种的作用 ∀
3 有重要的经济价值
沙棘有巨大经济潜力 ∀它枝繁叶茂 o富含营养 o是很好的饲料 !肥料和燃料 ∀果实的 ∂¦含量极高 o
有 t{种氨基酸 o还含有丰富的维生素 ∞ !类胡萝卜素 !亚油酸 !黄烷酮 !肌醇等 ∀它所含有的维生素和其
它生理活性物质 o比桔子等常用水果高出数倍至数十倍 ∀沙棘油中含有的重要生理活性物质达 tss多
种 o能抗炎生肌 o对消化系统修复有良好效果 ∀沙棘籽油在肿瘤治疗中能发挥积极作用 ∀沙棘黄酮对心
肌缺血 !高血脂症 !冠状动脉硬化有良好疗效 ∀所以 o沙棘对于人类的营养保健有重要价值 ∀全面合理
开发利用沙棘 o经济效益相当可观 ∀我们在生态环境建设中总是希求找到适应能力强 !生态效益好 !又
有重要经济效益的植物 o沙棘就是这种难得的植物 ∀
4 多年来的工作 ,已树立起用沙棘治理环境的样板
早在本世纪 ws年代 o我国对于沙棘的生态价值就已有所注意 ∀xs年代用沙棘营建了一批生态林 ∀
{s年代中期以后 o引起了多个部门的重视 o又营造了 xs ≅ tsw «°u 的水土保持林和防风固沙林 ∀辽宁建
平县 !山西右玉县 !陕西吴旗县 !甘肃镇原县等 o通过营造沙棘林 o改变了生态环境 o也解决了燃料 !饲料 !
肥料问题 o提高了群众的生活水平 ∀现实告诉我们 o发展沙棘在建设生态农业中 o有着积极的作用 ∀
5 可以用沙棘治理环境的空间还十分广阔
我国/三北0地区荒漠辽阔 o风沙频繁 o水土流失很严重 o很多植物难以在此生存 o但用沙棘作先锋树
种 o改善生态环境的地域却是广阔的 o如黄土丘陵沟壑区 !砒砂岩地区 !矿山垦复区 !低度到中度盐碱地 !
部分固定半固定沙地等 o其总面积约达 usss ≅ tsw «°u ∀营造了这些沙棘林以后 o将会给未来建立更高
层次的生态系统创造条件 o为山川秀美建设作出贡献 ∀
6 林学界应对沙棘在生态经济建设中的作用给予充分的重视
沙棘在生态经济建设中的作用 o目前还未引起林学界的普遍重视 o主要原因是沙棘还有其自身的缺
点 ∀如果实太小 !皮薄 !枝刺太多 !产果量太低等 ∀但自 {s年代中期以来 o育种工作有了很大进展 o培育
出了一批新的沙棘品种 o如/乌兰沙林0 !/棕丘0 !/川秀0 !/辽阜 t号0等 ok下转第 vx页l
su 林 业 科 学 vz卷